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Noticia Nº65: ¿Llegó la vida a la Tierra desde el espacio? Los análisis de meteoritos sugieren que la hipótesis de la panspermia es incorrecta

Noticia Nº65: ¿Llegó la vida a la Tierra desde el espacio? Los análisis de meteoritos sugieren que la hipótesis de la panspermia es incorrecta

El reciente [hallazgo de las bases canónicas del ADN y ARN en meteoritos carbonáceos] ha vuelto a evocar grandes preguntas en el público: ¿llegó la vida a la Tierra en meteoritos? ¿fue necesario el aporte de estos componentes en meteoritos para que se originara la vida terrestre?.

Estas preguntas representan dos enfoques de la hipótesis de la panspermia: quizá, la vida, directamente o por medio de sus componentes esenciales, fue “sembrada” en nuestro planeta durante el bombardeo de meteoritos y cometas, hace algo más de 4000 millones de años. La hipótesis alternativa es que la vida emergió en el planeta por la conjunción de la química de la atmósfera, la geoquímica, el ambiente y las fuentes de energía disponibles. Ambas hipótesis no son mutuamente excluyentes: podría haberse dado un proceso mixto en que componentes exógenos se sumaran a los producidos por los procesos internos del planeta.

El descubrimiento de bases de los ácidos nucleicos (y otros componentes) en meteoritos o asteroides, ¿refuerza, entonces, la hipótesis de la panspermia? ¿sugiere que la vida pudo venir desde el espacio?. Veámoslo.

Componentes del ADN en meteoritos: Cómo interpretarlos

La búsqueda de bases del ARN y ADN y otros componentes básicos de la vida, como aminoácidos, en meteoritos es un tema investigación que no ha estado exento de polémicas. La primera cuestión que se plantean los científicos es: ¿esos componentes son originales, o resultado de contaminación en la Tierra?. En este sentido, el hallazgo de timina, considerada hasta ahora un producto biológico, es muy espinoso. La timina es una de las bases que componen el ADN. Su biosíntesis tiene lugar a partir de la uridina mediante la enzima timidilato sintasa. Este proceso está relacionado con la evolución del metabolismo y el origen del ADN, y se discute su síntesis prebiótica plausible. Hasta ahora, si no recuerdo mal, la única posible síntesis prebiótica de timina tiene lugar a partir de beta-alanina y urea, con ciclos de calentamiento y deshidratación sobre arcilla y en presencia de acetato. Esta síntesis la realizó Alan Schwartz, uno de los pioneros de la Astrobiología europea, en 1977. Esta posible via prebiótica a la timina es muy poco probable que se pudiera dar en un meteorito, por lo que su identificación en meteoritos carbonáceos es, entonces, algo sorprendente. El resto de componentes encontrados en el meteorito son más o menos esperables, dado lo que conocemos sobre Química Prebiótica.

En cualquier caso, necesitamos replicar éstos hallazgos. Las muestras de asteroides son ideales, pues no han atravesado la atmósfera y no se han contaminado o alterado en su impacto con la Tierra. Comparando, además, el análisis de muestras de asteroides con los meteoritos del mismo tipo, se podrá evaluar el efecto del paso por la atmósfera y el impacto en los componentes químicos.

Realmente, la cuestión de la contaminación es importante. El lector debe tener en cuenta que las condritas carbonáceas no están llenas de compuestos orgánicos. Las bases canónicas del DNA halladas en condritas carbonáceas están en proporciones de ¡partes por billón!. Aproximadamente hay un 2-3% de carbono en el meteorito, del cual la mayor parte es simplemente un material muy similar al grafito. Pero, dejemos estos detalles para las discusiones de los científicos, ¿qué significa que haya bases del ARN en un meteorito?.

Detalle del meteorito de Allende, una condrita carbonácea clásica

Fragmento de un meteorito del tipo condrita carbonácea, en el que se encuentran compuestos orgánicos. ¿fue necesaria la contribución de esos compuestos para el origen de la vida, o simplemente confirman que el origen químico de la vida, tal como lo investigamos en el laboratorio, es posible?

No hay evidencias de vida o de evolución química fuera de nuestro planeta

El contexto de los compuestos identificados y sus características, lo primero que nos dice es de que no hay vida (tal como la conocemos) en el meteorito. Es decir, el objeto que impactó en la Tierra no transportaba ningún organismo. Los componentes observados sugieren, además, que, en el objeto que dio origen al meteorito, no se estaba produciendo la evolución química previa a la vida. Este proceso es complejo e implica una serie de reacciones e interacciones moleculares de las que no hay, hasta ahora, ninguna evidencia fuera del laboratorio. Aparte de nuestra propia vida, por supuesto. La vida terrestre es un proceso geoquímico también, y el estudio de su evolución nos ayuda a entender su propio origen, pues, ocultas en el motor molecular de todas las células se encuentran evidencias de cómo se formaron.

En nuestro Sistema Solar, hasta ahora, no se han encontrado evidencias firmes de los procesos moleculares que pudieron conducir a la vida, mas allá del primer paso: la formación de los componentes básicos. Algunos hallazgos llamativos, como supuestos fósiles en meteoritos de Marte, actualmente se consideran micro-estructuras de origen mineral.

En realidad, es una buena noticia. Hay una extraordinaria coincidencia entre los compuestos químicos observados en meteoritos carbonáceos y los producidos en los laboratorios de Química Prebiótica, desde el pionero experimento de Miller-Urey en 1953, hasta los experimentos mas modernos sobre el origen de las bases del ARN.

Esta coincidencia sugiere que los procesos que conducen a la formación de componentes simples de la vida, como aminoácidos y las bases del ARN, son simples y robustos. Probablemente, han ocurrido y ocurren en muchos lugares del Sistema Solar y del Universo. Además, podemos predecirlos e interpretarlos cuando los encontramos. Los componentes hallados en meteoritos confirman que nuestros esfuerzos en el laboratorio han ido por el buen camino en responder a la pregunta “¿cómo se forman los componentes químicos más simples de la vida?”. Sobre cómo se ensamblan y evolucionan estos componentes, de momento, los meteoritos no nos dan ninguna pista.

Por supuesto, la ausencia de evidencia no es evidencia de la ausencia: el hecho de que no hayamos encontrado ninguna evidencia ni de vida, ni de evolución química, no significa que no pudiera haberla. Simplemente no habríamos dado con las muestras adecuadas. ¿quizá la vida pudo originarse en Marte, y llegar a la Tierra a bordo de fragmentos desprendidos del planeta por impactos?. No tenemos ninguna evidencia de ello. Mas aún, la composición de todos los meteoritos analizados y su coincidencia con la Química Prebiótica fundamental apoya la hipótesis contraria: que la vida no llegó a la Tierra desde el espacio. Esto es, si en las muestras extraterrestres solo tenemos evidencias del primer paso en el proceso, ¿donde se dieron el resto de los pasos?. Es lógico pensar que en la misma Tierra.

Vamos con la siguiente pregunta: ¿necesitábamos que las bases del ARN vinieran en meteoritos o cometas, o pudieron formarse en la Tierra?.

Experimento que realizamos en el Centro de Astrobiología hace años y que simula la formación de bases del ARN en la Tierra primitiva, a través de reacciones en la atmósfera y pequeñas charcas.

Es un error pensar que, porque haya componentes del ADN y ARN en meteoritos, haya sido necesario para la vida que estos componentes hayan viajado con ellos. Esto es una falacia lógica. Del mismo modo que es un error pensar que, por el hecho de que se bajen personas de un avión, todas las personas que viven en la ciudad han llegado en avión. O que los aviones son necesarios para crear ciudades. Por supuesto, podría haber un lugar en el que todas las personas hayan llegado en avión. Pero necesitamos más evidencias para saberlo, y de momento, todas las evidencias, incluyendo la composición de los meteoritos, apuntan justo en la dirección contraria: que la vida y sus componentes se generaron en la propia Tierra. Dada la robustez de la formación de los componentes básicos de la vida, es probable que el planeta tuviera capacidad de sobra para generarlos.

¿lugares para el origen de la vida?: un tafoni en basalto. Islandia. Estas cavidades formadas por erosión suele nestar sometidas a ciclos de evaporación e hidratación y son lugares ideales para acumular sustancias orgánicas.
¿lugares para el origen de la vida? los entornos hidrotermales como este, en Islandia, pudieron ser ideales para la evolución química y para la formación de moléculas orgánicas.

En la Tierra primitiva se dieron procesos atmosféricos y geológicos que nos sugieren que se formaron enormes cantidades de materiales orgánicos precursores de la vida. Sabemos que la atmósfera pudo llevar a la formación de millones de toneladas de cianuro, un precursor esencial, que pudo concentrarse en forma de complejos metálicos de cianuro. Sabemos también que los sistemas hidrotermales son lugares privilegiados para diferentes procesos de generación de compuestos orgánicos y su evolución.

Es probable que fuera relevante la combinación de ambos: impactos meteoríticos + generación en el planeta. Un impacto meteorítico, aparte de su composición, aporta una enorme energía y condiciones locales que pudieron ser favorables para el origen de la vida. Así que no podemos descartar que, realmente, los meteoritos hayan hecho su contribución importante, ya sea por su energía, por sus componentes inorgánicos (como el hierro metálico, que pudo impulsar algunos procesos), por los componentes orgánicos o por ambos.

¿Hay vida en otros lugares del Sistema Solar?

Debemos explorar más. Tal vez lugares como Marte o los mundos ricos en agua líquida, como Europa o Encelado, sean la clave. Por el momento no hay evidencias de vida actual o pasada en esos lugares. Realmente, hay muchos problemas para que pueda encontrarse vida en ellos. Aquí aclaro que el mismo concepto “vida” es elusivo, y lo utilizo más que nada por costumbre y para que sea comprensible. Podemos hablar de “vida tal como la conocemos” o “sistemas metabólicos”, o “sistemas lejos del equilibrio capaces de evolucionar”. Si pensamos en la “vida tal como la conocemos”, el primer problema es la paradoja del fosfato. Necesitamos fosfato para que haya vida. Y la cantidad de fosfato libre en el planeta va a marcar cual es el límite de la cantidad de vida que puede contener. En la Tierra todavía queda fosfato libre, en circulación en el ciclo biogeoquímico del fosfato. La mayor parte del fosfato terrestre ha pasado por la vida en algún momento u otro, y hay grandes acumulaciones de fosfato de origen biológico.

El fosfato: elemento clave para la vida. A: fósforo en meteoritos de hierro. las flechas amarillas señalan el mineral schreibersita, un fosfuro de hierro que, en las condiciones adecuadas, pudo ser una fuente de fosfato para las primeras moléculas de la vida. B: rocas ricas en fosfato en Marte. Estas rocas proceden de un tipo especial de volcanismo y contienen minerales como cloroapatito y merrilita. Estos minerales primarios de fosfato pudieron donar fosforo a las primeras moléculas de la vida. C: cristales de struvita/newberyita, un mineral secundario de fosfato. En la Tierra es un mineral asociado a la vida, pero en la época prebiótica pudo formarse como un intermediario, tomando fosfato de los minerales primarios y cediéndolo a las moléculas para la vida.

En Marte sabemos que hay gran cantidad de fosfato .Y esto nos da una pista: el fosfato encontrado hasta ahora en Marte es primario, y de origen volcánico. Es decir, no ha sido procesado por los sistemas biológicos. Esto sugiere que, si hubo vida, no debió ser especialmente abundante. Pero la abundancia de fosfato, las evidencias de que hubo agua líquida y las evidencias de procesos geológicos favorables indican que Marte al menos tuvo habitabilidad. Es decir, el potencial para que la vida evolucionara en él. Sin embargo, Marte quedó esteril hace unos 3000 millones de años y no hay (de momento) ninguna evidencia de que hubo evolución química allí. Esto no tiene, necesariamente, por qué ser una mala noticia. Personalmente, creo que nunca se originó o proliferó la vida en Marte, pero pudo quedar en las etapas previas. Esto puede ser muy útil (ver otra entrada en este blog al respecto)

En los mundos acuáticos, como Europa, tenemos otros problemas. El primero es la falta de fosfato, y el segundo el exceso de agua. Un entorno acuatico no favorece las interacciones moleculares, las reacciones químicas (muchas de las cuales requieren deshidratación, muy improbable en un entorno acuático) y los procesos de selección necesarios para que se de la evolución química. Desde el punto de vista de habitabilidad, es menos favorable que Marte. Sin embargo, la exploración de Europa o Encelado cerraría una discusión actual entre científicos: ¿la vida se originó en sistemas hidrotermales submarinos o sistemas geotermales superficiales?

Sería una buena noticia que, al final, no hubiera vida en ninguno de esos lugares: paradójicamente, un Sistema Solar estéril, quizá, nos ayude a entender cómo se originó la vida en nuestro planeta.

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